教学大纲

《人机工程》课程教学大纲

来源:管理科学与工程学院    浏览:次    发布时间:2008年12月12日

《人机工程》课程教学大纲

(2004年制订,2008年第二次修订)

课程编号:200192

  名:Ergonomics

课程类别:专业主干课

  课:概率论与数理统计、机械设计基础

  课:

学    分:2学分

课    时:34课时

主讲教师:朱建萍等

选定教材:郭伏等,人因工程学,北京:机械工业出版社,2006年

课程概述:

人机工程学是一门新兴的综合性学科。以人体测量学、生理学、心理学和生物力学等作为研究手段和方法,综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题的研究的学科。用以设计使操纵者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置,并研究控制台上各个仪表的最适位置。该课程以人、机、环境三要素为对象,以人为中心,系统介绍人机工程的基本理论和实际应用。主要内容包括:人机工程学概述、人的因素、作业环境、人体测量、作业空间与用具设计、人机界面设计、事故分析与安全设计、人机系统设计等。

教学目的:

通过对该课程的学习,使学生掌握人机工程学的基本概念,认识人在人机系统中的地位和作用,以便使系统设计能符合人的生理和心理特点,提高系统的可靠性和有效性。即通过揭示人、机、环境三要素之间相互关系的规律,从而确保人—机—环境系统总体性能的最优化。

教学方法:

1.人机工程学是一门涉及多学科的新兴边缘科学。因此,课程教学中,要特别注意学科之间的有机融合;

2.人机工程学研究内容包括理论和应用两个方面,但学科研究的总趋势还是侧重于应用。因此,教学中重点放在如何应用人机工程学基本理论、原理和数据解决实际问题;

3.人机工程学发展较快,应用范围也越来越广。因此,教学中要及时补充新的研究内容和应用领域,让学生及时了解其学科发展趋势。

各章教学要求及教学要点

第一章 人机工程学概述

课时分配:3学时

教学要求:

了解人机工程学及其发展;了解人机工程学的研究内容和应用领域;熟悉人机工程学的研究方法;了解人机工程学的相关学科。

教学内容

第一节 人机工程学的命名及定义

第二节 人机工程学的起源与发展

一、 人机工程学的萌芽时期。

二、 人机工程学的兴起时期。

三、 人机工程学的成长时期。

四、 人机工程学的发展时期。

五、 我国人机工程学科的发展。

第三节 机工程学的研究内容和应用领域

一、 研究内容。

二、 应用领域。

第四节 人机工程学的研究方法和步骤

一、 主要研究方法。

二、 研究步骤。

第五节 人机工程学的相关学科

一、 人机工程学与人体科学的关系。

二、 人机工程学与工程科学的关系。

三、 人机工程学与环境科学的关系。

思考题:

1人机工程学的定义?

2、人机工程学的发展经历了哪几个阶段?

3、人机工程学的研究内容是什么?

4、人机工程学有哪些研究方法?

第二章 人的因数

课时分配:2学时

教学要求:

了解人的生理学与心理学方面的基本知识;熟悉人的心理因素的五个方面。

教学内容

第一节 神经系统与感觉系统

一、神经系统。

二、感觉系统。

第二节 肌肉、骨骼与供能系统

一、肌肉组织及其工作特征。

二、骨骼系统。

    三、人体活动能源。

第三节 呼吸、消化和循环系统

一、呼吸系统。

二、消化系统。

    三、循环系统。

第四节 脑力劳动与神经紧张型作业的生理变化特点

第五节 人的心理因素

一、性格。

二、能力。

三、动机。

四、情绪。

五、意志。

思考题:

1、感觉系统的分类及构成?

2、脑力劳动与神经紧张型作业的生理变化特点?

3、人的心理因素分为哪几个方面?

4、什么是能力?影响作业者能力的因素是什么?

第三章 作业环境

课时分配:4学时

教学要求:

了解微气候环境、照明环境、色彩环境、噪声及振动环境和空气环境;掌握环境与人的关系。

教学内容

第一节 微气候环境

一、 微气候要素及其相互关系。

二、 人体对微气候环境的主观感受。

三、 微气候环境对人的影响。

四、 改善微气候环境的措施。

第二节 照明环境

一、 光的度量。

二、 视觉特性。

三、 环境照明对作业的影响。

四、 工作场所照明。

五、 照明标准。

第三节 色彩环境

一、 色彩的基本概念。

二、 色彩对人的影响。

三、 色彩调节与应用。

第四节 噪声及振动环境

一、 噪声及其分类。

二、 噪声对人的影响。

三、 噪声测量及评价标准。

四、 噪声控制。

五、 振动及其分类。

六、 振动的危害。

七、 振动的评价与控制。

第五节 空气环境

一、 空气中的主要污染物及其来源。

二、 几种现代空气污染物的来源及其危害。

三、 空气污染物浓度及相关标准。

四、 粉尘。

五、 空气中二氧化碳。

六、 工作场所通风与空气调节。

思考题:

1、人对微气候条件的主观感受有哪些?如何评价?

2、高温作业环境对人体有什么影响?如何改善?低温作业环境对人体有什么影响?如何改善?

3、照明条件与作业效率和视疲劳有何关系?是否照度越高,作业效率越高?

4、什么是色彩调节?色彩调节有何目的?它与人类活动有怎样的关系?

5、噪声对人的心理有哪些主要影响?如何降低机械噪声?

6、振动对人的生理和心理有什么影响?如何进行振动的控制?

7、粉尘的物化特性及其对人的影响?

第四章 人体测量

课时分配:2学时

教学要求

了解人体测量的基本知识;掌握常用人体测量的数据及其应用。

教学内容

第一节 人体测量概述

一、 人体测量基本术语。

二、 人体尺寸测量分类。

三、 人体测量方法。

第二节 常用的人体测量数据

一、 我国成年人人体结构(静态)尺寸。

二、 我国成年人的人体功能(动态)尺寸。

第三节 人体测量数据的应用

一、 人体测量中的主要统计指标。

二、 人体尺寸数据的应用。

思考题:

1、我国成年人身体尺寸分成西北、东南、华中、华南、西南、东北等六个区域,这对产品设计有何影响?

2、某地区人体测量的均值为1650mm,标准差SD57.1mm,求该地区第95、第90及第80的百分位数。

3、如何选择百分位数?

4、为什么要进行功能修正量和心理修正量的确定?怎样确定?

第五章 作业空间与用具设计

课时分配:5学时

教学要求

了解作业空间设计的基本要求;了解作业空间设计中的人体因素;掌握坐姿、立姿和坐立姿交替三种作业姿势的作业空间设计;熟悉不同性质作业场所的空间设计的不同特点;掌握座椅设计和手握式工具设计的基本方法。

教学内容

第一节 作业空间设计概述

一、 作业空间设计的有关概念。

二、 作业空间设计的一般要求。

第二节 作业空间设计中的人体因素

一、 人体测量学数据的运用。

二、 人体视野及所及范围。

三、 工作体位。

第三节 作业姿势与作业空间设计

一、 坐姿作业空间设计。

二、 立姿作业空间设计。

三、 坐立姿交替作业空间设计。

四、 其他作业姿势的作业空间设计。

第四节 工作场所性质与作业空间设计

一、 主要工作岗位的空间尺寸。

二、 辅助性工作场地的空间设计。    

第五节 座椅设计

一、 座椅设计的重要性。

二、 座椅的基本类型和结构。

三、 座椅设计要求。

四、 座椅示例。

第六节 手握式工具设计

一、 与手有关的积累损伤疾病。

二、 握式工具设计原则。

三、 几种手握式工具。

四、 握式工具的使用方式。

思考题:

1、什么是作业空间?什么是近身作业空间?

2、作业空间设计的一般要求?

3、坐姿作业的特点?

4、坐姿作业空间设计内容?立姿作业空间设计内容?

5、为何要进行座椅的人机学设计?

6、手握式工具设计的原则?

第六章 人机界面设计

课时分配:4学时

教学要求

了解人机界面设计的一般概念;掌握显示器设计和控制器设计的基本方法;熟悉控制—显示组合设计。

教学内容

第一节 人机界面概述

第二节 显示器设计

一、 仪表显示设计。

二、 信号显示设计。

三、 荧光屏显示设计。

四、 标志符号设计。

五、 听觉显示设计。

第三节 控制器设计

一、 控制器的分类。

二、 控制器的设计要求。

三、 主要控制器的设计。

第四节 控制—显示组合设计

一、 控制—显示比。

二、 控制—显示的空间相合性。

三、 控制—显示的运动相合性。

思考题:

1、什么是人机界面?人机界面设计的内容与依据是什么?

2显示器有哪几种形式?各自的应用特点是什么?

3、控制器为何要进行编码?常用编码方式各有哪些优缺点?

4、什么是控制显示的相合性?它有何重要意义?

5、什么是控制显示(C/D)比?设计时应如何选择C/D比?

第七章  事故分析与安全设计

课时分配:2学时

教学要求

了解事故的成因与危害;掌握防止人为失误和预防事故的对策;熟悉安全防护装置的设计。

教学内容

第一节 事故及其危害

一、危险、安全与事故的含义。

二、事故的特性。

三、事故的危害。

第二节 事故产生的原因

一、人为失误。

二、设备因素。

三、环境因素。

四、管理因素。

第三节 防止人为失误和预防事故的对策

一、人的因素方面的对策。

二、设备方面的对策。

三、环境与媒介方面的对策。

四、管理方面的对策。

第四节 安全装置与防护装置设计简介

一、安全装置设计。

二、防护装置设计。

思考题:

1、安全、事故的含义各是什么?

2、事故产生的原因是什么?

3、事故控制的基本策略?

4、有哪些常见安全防护装置设计?

第八章   人机系统设计

课时分配:4学时

教学要求:

了解人机系统含义、基本模式及类型;掌握人机系统设计思想与程序;熟悉人机系统设计步骤;了解人机系统的评价方法。

教学内容

第一节 人机系统概述

一、 人机系统含义。

二、 人机系统基本模式。

三、 人机系统的类型。

第二节 人机系统设计思想与程序

一、 人机系统设计思想的发展。

二、 人机系统设计程序。

三、 人机系统设计步骤。

第三节 人机系统评价概述

一、 评价的概念。

二、 评价目标与原则。

三、 评价指标的建立。

四、 评价指标体系的建立。

五、 评价目标体系的处理。

第四节 人机系统分析评价方法

一、 连接分析法。

思考题:

1、什么是系统?什么是人机系统?

2、人机系统设计程序?

3、人机功能分配的原则?

4、人机系统评价的目的及原则?

5、连接分析法的优化原则?

第九章   人机工程学与新产品的创意开发

课时分配:2学时

教学要求:

学习掌握新产品人机学创意开发思想及方法,提出自己的人机学创意开发。

教学内容

第一节 新产品人机学创意开发

一、人机学思想。

二、人机学创意开发的方法。

第二节 案例分析

思考题:

1、举出生活中人机学应用的正、反两方面的实例。

2、提出若干人机学创意设计。

附录参考书目

1、阮宝湘等.工业设计人机工程[M].北京:机械工业出版社,2005.

2、阮宝湘.人机工程学课程设计/课程论文选编[M].北京:机械工业出版社,2005.

3、蔡启明.人因工程学[M].北京:科学出版社,2007.

4、廖建桥.人因工程 [M].北京:高等教育出版社,2006.

5、吕志强等.人机工程学[M]. 北京:机械工业出版社,2006. 

6、丁玉兰.人机工程学(第三版)[M].北京:北京理工大学出版社,2005.

7、刘春荣.人机工程学应用[M].上海:上海人民美术出版社,2004.

8、罗仕鉴等.人机界面设计[M].北京:机械工业出版社,2002.

9、()阿尔文·R· 蒂利,亨利·德赖弗斯事务所.人体工程学图介—设计中的人体因素[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

10、张展等.产品设计[M].上海:上海人民美术出版社,2002.

11、陈炳发.工业设计方法及CAD应用[M].北京:科学出版社,2002.

12、()C.D.威肯斯等著,张侃等译.人因工程学导论[M].北京:华东师范大学出版社,2007.

13、Mark S.Sanders and Ernest J.McCormick 工程和设计中的人因学(第七版)[M].北京:清华大学出版社,2002.

14(美国)尼贝尔等著方法、标准与作业设计(11版影印版) [M].北京:清华大学出版社,2003.

15、Karl T. Ulrich, Steven D. Eppinger著,詹涵菁译,产品设计与开发(第三版)[M].北京:高等教育出版社

实验一: 视觉反应时测试(验证性)                      0.5课时

实验二: 反应时和运动时测试(验证性)                  0.5课时

实验三: 深度知觉测试(验证性)                        0.5课时

实验四: 空间知觉测试(验证性)                        0.5课时

实验五: 注意分配能力测试(一)(验证性)               0.5课时

实验六: 注意分配能力测试(二)(验证性)               0.5课时

实验七: 运动稳定性测试(验证性)                      0.5课时

实验八: 注意力集中能力测试(验证性)                  0.5课时

实验九: 数字记忆广度测试(验证性)                    0.5课时

实验十: 动觉方位辨别测试(验证性)                    0.5课时

实验十一: 动作技能测试(验证性)                      0.5课时

实验十二: 手指灵活性测试(验证性)                    0.5课时

实验十三: 双手协调能力测试(验证性)                  0.5课时

实验十四: 人体参数测量、劳动强度与疲劳测定(验证性) 1.5课时

实验十五: 环境照明测量(综合性实验)                  2课时

实验十六: 环境噪声测量(综合性实验)                  2 课时

注:实验1~14选其中一些,实验15161(总实验时数为6学时)。

执笔人:朱建萍    2008年11月

审定人孟秀丽    2008年11月

院(系部)负责人王海燕     200811


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